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機械產(chǎn)品創(chuàng)新設計范文第1篇

[關鍵詞]：TRIZ　機械產(chǎn)品　創(chuàng)新設計

一、緒論

在知識經(jīng)濟時代，世界科技的發(fā)展將更加迅速，產(chǎn)品的技術含量不斷提高，產(chǎn)品生命周期將更加縮短，產(chǎn)品創(chuàng)新的加速發(fā)展也變得越來越重要。機械產(chǎn)品開發(fā)更多更重要的是非數(shù)據(jù)計算的、通過思考、推理和判斷來解決的創(chuàng)新活動，只有創(chuàng)新活動才能真正從根本原理上進行產(chǎn)品革新，才能在產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、價格等方面產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。TRIZ是俄文英譯丁eoHya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch的縮寫，是指發(fā)明問題的解決理論(即發(fā)明解題理論)，它是一種系統(tǒng)化的發(fā)明工程方法論，是針對問題點加以分析考慮，并尋找出其中的矛盾，再將矛盾歸類為物理矛盾與技術矛盾，再進一步采取不同的解決方式。研究TRIZ理論和方法，并將其運用在機械產(chǎn)品創(chuàng)新中具有十分重要的意義。

二、TRIZ億在機械產(chǎn)品創(chuàng)新中的應用

機械創(chuàng)新設計是指充分發(fā)揮設計者的創(chuàng)造力，利用人類已有的相關科學技術成果，進行創(chuàng)新構思，設計出具有新穎性、創(chuàng)造性以及實用性的機構或機械產(chǎn)品的一種實踐活動。在進行機械創(chuàng)新設計中會遇到很多技術性問題，在解決這些問題時，如果不明確應該使用哪些科學原理法則，則很難找到問題的解決對策。TRIZ理論給出了解決各類問題需要借助的科學原理，并指明了解決問題對策的探索方向。重視創(chuàng)新設計是增加機械產(chǎn)品競爭力的根本途徑。在機械產(chǎn)品設計過程中，存在物理沖突、技術沖突，使得設計過程成為一個具有創(chuàng)新性特征的問題解決過程，完全可以利用TRIZ思想和方法解決機械產(chǎn)品的創(chuàng)新設計，并應用TRIZ的機械產(chǎn)品創(chuàng)新設計模式。

三、基于TRIZ億的機械產(chǎn)品創(chuàng)新分析――以螺絲刀為例

(一)TRIZ解決問題的流程。

在解決一個工程問題時，可能使用TRIZ的一個工具或者是更多。應用TRIZ的第一步是對給定的問題進行分析；如果發(fā)現(xiàn)存在矛盾則應用原理去解決；如果問題明確但不知道如何解決，則應用效應去解決；第三種選擇是對待創(chuàng)新的技術系統(tǒng)進行進化過程的預測。之后是評價，確定是否滿足要求。如果滿足要求，則進行后序的設計工作，反之，要對問題進行再分析。

(二)螺絲刀產(chǎn)品創(chuàng)新――基于了RIZ。

本文選擇最常用的手動螺絲刀作為應用實例，通過本實例的驗證希望對機械產(chǎn)品的改進以及創(chuàng)新開發(fā)提供一種新的解決方法。

1、定義設計需求、確定功能。

對產(chǎn)品的要求為有以下兩點：具有方便靈活使用特點的手動螺絲刀；具創(chuàng)意性，可增加在市場上的競爭力。首先考慮螺絲刀操作上的原理及使用的狀況，其最主要的功能為鎖緊及拆卸螺絲，所以把目標放在能夠快速且省力的將螺絲鎖緊或是拆卸，是一個非常確切的產(chǎn)品設計方向，以“力”、“時間損失”、“可操作性”作為改進的工程特性。

2、建立基礎功能模塊。

選定其最具代表性且功能上最基本的一種產(chǎn)品作為基礎，建立該類產(chǎn)品的基礎功能模塊，接下來再運用創(chuàng)新法則在功能模塊上增加新的功能，以產(chǎn)生新的概念設計。選擇最常見的帶棘輪的螺絲刀建立其功能模型，將與棘輪相關的各組件組成為一個次系統(tǒng)視為一個組件，不考慮棘輪內(nèi)相關組件間的相互關系，只考慮整個次系統(tǒng)組件提供的有益功能與有害功能

3、功能組件模組的建立與增加。

對特定產(chǎn)品，首先由設計需求來決定要改進的工程特性，其次找出對應該工程特性的創(chuàng)新法則，最后將想出的新方法建構成功能組件模塊并存人數(shù)據(jù)庫中，集合成為“功能組件數(shù)據(jù)庫一。以“分割”為例，nuZ對此法則的解釋為：將一個物體劃分成相互獨立的零件；使物體分成容易組裝及拆卸的部分；增加物體相互獨立的程度。配合要改善的工程特性“力”來思考，得到了新的想法，若在螺絲刀頭上分割出一可作為力臂的組件，則可有效的增加使用時的扭力，這就是由設計需求定出特定工程特性，再來產(chǎn)生新概念的內(nèi)涵。

4、組合基礎功能模塊與功能組件模組。

由前面所建立起用于螺絲刀設計的產(chǎn)品功能模塊數(shù)據(jù)庫與功能組件模塊數(shù)據(jù)庫，使用二者配合TmZ設計軟件來進行產(chǎn)品的概念設計。本方法好比堆積木，首先選擇一塊大積木(基礎產(chǎn)品功能模型)做地基；然后再選擇要堆放的各種小積木(功能組件模塊)；最后決定堆放的位置(將功能與組件做連結)，由排列組合的概念來產(chǎn)生大量的新設計。在加入功能組件模塊后再應用軟件進行修剪，將組合產(chǎn)生的新產(chǎn)品功能模型加以最佳化，得到最后需要的概念設計。

5、創(chuàng)新設計軟件的評估與裁剪功能。

在組合產(chǎn)品功能模型與功能組件模塊，產(chǎn)生初步的創(chuàng)新功能模型后，要對產(chǎn)生的新功能模型進行組件價值的評估修剪，以消除因任意連接功能與組件所可能產(chǎn)生的矛盾。功能等級與功能模型中各組件的連結狀況有關，而問題嚴重性需由功能模型中各問題作用的等級計算出，在軟件中會自動為使用者計算。

6、創(chuàng)新設計結果。

經(jīng)過組合連結修剪所得到的刨新功能模型，考慮其組件與功能間的可能性，設計出的創(chuàng)新產(chǎn)品。組件取代原本握把的功能，而握把與棘輪紐組件間以機構旋轉對的方式加以連結，因此當使用者握住握把加以轉動，就可增加扭力鎖緊螺絲，發(fā)揮功能模塊想帶給新產(chǎn)品的功能，符合設計目的。

(三)小結。

選擇螺絲刀做為應用實例，用TRIZ進行設計，得到創(chuàng)新設計結果。經(jīng)實例驗證丁RIZ方法確實可以幫助設計者進行機械產(chǎn)品創(chuàng)新設計，從而對產(chǎn)品創(chuàng)新設計提供了一種新的設計方法和解題思路。

機械產(chǎn)品創(chuàng)新設計范文第2篇

關鍵詞：“服務替代產(chǎn)品”；“學科建設”；“協(xié)同創(chuàng)新”

1、新形勢下設計學科的調(diào)整與發(fā)展

從設計學科演變和發(fā)展來看，設計學科是從傳統(tǒng)的藝術學科下衍生發(fā)展而來。隨著社會分工的細化以及時代背景的轉變，設計學科也在時代背景下與時俱進。在古代，中西方都未出現(xiàn)“設計”的說法，“藝術”是一個統(tǒng)籌、模糊的定義。例如在中國，古代“六藝”皆為藝術。隨著社會分工的細化，到了18世紀，從藝術中分裂出“純藝術”和“實用藝術”。這里的實用藝術包括手工藝、建筑、染織等。伴隨著工業(yè)革命機器時代的帶來，社會分工再次細化，在工業(yè)化大生產(chǎn)背景中第一次出現(xiàn)了設計藝術學科，在慢慢研究“設計”中，設計藝術學科逐漸理論化和體系化，設計藝術學科開始有理論作為支撐。發(fā)展至今，信息高科技帶動下的世界發(fā)生了翻天覆地的變化，物質(zhì)生活的充裕已經(jīng)遠遠不能現(xiàn)代人的需求。在解決問題中，“設計”顯得越來越重要。由此，“設計”被單獨提出來作為一門獨立學科，從而形成今天的設計學科體系。

2、從“服務替代產(chǎn)品”中看設計學科協(xié)同創(chuàng)新

基于全球化環(huán)境的重視，綠色設計已經(jīng)成為當今時展的趨勢與主流。但是究竟如何做到綠色設計，仍然值得我們繼續(xù)深思，僅僅用木頭、竹子天然材料做的就是綠色設計嗎？綠色設計從最開始基于生產(chǎn)、生活、環(huán)境的矛盾，3R原則的出現(xiàn)；到80年代提出清潔生產(chǎn)、生態(tài)設計；現(xiàn)在，隨著現(xiàn)在的生態(tài)鏈和農(nóng)耕時代不同，斷裂且單向的，出現(xiàn)了系統(tǒng)設計，即服務設計，就是部分用服務替代對物質(zhì)產(chǎn)品的巨大需求，提供“解決方案”而不僅是“物質(zhì)產(chǎn)品”。這樣一種新的綠色設計思路的出現(xiàn)——“用服務替代產(chǎn)品”。打破了以物帶物的束縛，改變了設計的思維方式，從更高的視角，產(chǎn)業(yè)鏈的角度來重新詮釋綠色設計。這樣的設計創(chuàng)新從源頭上解決了綠色設計問題。正如李一舟所說：“重新組織關系而不增加新產(chǎn)品，轉變?nèi)说乃季S方式比具體給他們做設計要好得多。”這樣的創(chuàng)新不可能在單一學科環(huán)境下產(chǎn)生和完成，而是集多種學科共同協(xié)作下的產(chǎn)物。

從“服務替代產(chǎn)品”中，我們可以看到工業(yè)設計與信息交互的深度結合。這樣一種思路不僅需要單一的工業(yè)產(chǎn)品、以及工業(yè)產(chǎn)品之上的“人機交互”體驗，更為重要的是基于整體化的信息服務鏈。如清華大學學生基于該思路做的自行車信息循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)。在現(xiàn)在的手機上安裝一個芯片，這個芯片用于與自行車進行交互。車主通過掃描車子，可以在成堆的自行車中快速發(fā)現(xiàn)自己的自行車；作為信息公司通過芯片了解自行車的維修及二手車轉賣狀況并將信息告知專業(yè)的回收部門，以此有利于自行車零部件回收再利用，從而提供整個產(chǎn)品循環(huán)的可能性。這樣一種創(chuàng)新思想是將工業(yè)設計與信息交互設計以及社會學科共同協(xié)作下的成果。

3、協(xié)同創(chuàng)新遵循的原則

從“服務替代產(chǎn)品”一些優(yōu)秀的案例中，我們看到了學科與學科協(xié)同創(chuàng)新的潛力和力量，而且隨著時代的發(fā)展，信息時代的到來，在解決一些問題中，這種協(xié)同創(chuàng)新越來越適應社會發(fā)展的需要。設計學科更應該把握這一發(fā)展趨勢，促進學科建設。而在把握這種學科間協(xié)同創(chuàng)新中，我們也應當注意一下幾點。

1、系統(tǒng)性

針對一個問題，首先設定系統(tǒng)目標，找出問題的主要矛盾，根據(jù)系統(tǒng)目標來展開解決。在具體到學科間的協(xié)同創(chuàng)新上也是如此。例如再次談到設計的可持續(xù)問題上。首先定下系統(tǒng)目標，如何做到可持續(xù)發(fā)展是我們設定的系統(tǒng)目標，根據(jù)這個系統(tǒng)目標，解決這個問題涉及到研究哪些學科？而在涉及到的學科之間哪些學科相互協(xié)作可以幫助我們更加有效解決問題？列出目標系統(tǒng)基本框架圖，找到有效的切合點，找到幾個學科間協(xié)作所產(chǎn)生的創(chuàng)造力，找到解決問題的方案。正如自行車信息循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)，在系統(tǒng)分析之下看到了工業(yè)設計和信息交互設計交叉互融。

找到切合點后，例如工業(yè)設計和信息交互設計的協(xié)作，根據(jù)這倆個學科，再以系統(tǒng)性的方法，繼續(xù)細化解決這個問題的方法點，例如人、人操作手機、芯片與手機互動、芯片與信息終端聯(lián)系、信息終端與回收站的交流、回收站與人，形成這樣一個循環(huán)系統(tǒng)。同時，在每一個循環(huán)系統(tǒng)之下的問題，例如芯片與手機互動，會出現(xiàn)子問題芯片與手機的互動方式，觸摸式互動方式、聲控式觸動方式，而觸摸的大小、力度，然后再往下，從而找到每個最佳的互動方式。

科學的系統(tǒng)性的設計方法與直覺的、感性的構思方法在產(chǎn)品設計中可以并且應該是共存互促、融合匯流的。所以在學科與學科協(xié)同創(chuàng)新下，無論是開始、中間的過程、以及結果都離不開系統(tǒng)性的指導，始終以系統(tǒng)的思路為出發(fā)點，不僅有助于找到問題的主要矛盾，同時更夠更好地了解問題本身，也利于問題的解決。

2、差異性

在學科間協(xié)作創(chuàng)新中，應該尊重其各自的差異性，看清問題主要矛盾下的主要方面偏重在哪一點上，這樣有利于突出解決問題的核心側重點。在自行車信息循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中，我們從各個學科交叉中看到了工業(yè)設計與信息交互帶來的創(chuàng)新，然而究竟哪個才是側重點呢？其他問題可以圍繞作為推動作用。在整個設計中，“以服務替代了產(chǎn)品”，達到資源公共化，服務成為核心，所以信息與交互設計成為解決方案中偏重的主要方面，而工業(yè)設計退后，起到了輔助的作用。了解了這種差異性后，有利用我們更好地解決問題。側重研究自然和諧的人機溝通、溝通語言、服務程序、軟件方式、信息傳達等，而不是側重從產(chǎn)品設計的角度設計出舒適的車，新的軌道，很漂亮的模型，理想的生活場景。當然這些也是要注意的，只是付諸在問題的主要方面之下，更好地協(xié)助解決問題。

4、結束語

在當今信息科技時代的社會，大量的信息量充斥著我們的生活，事物之間都在尋求一種共同發(fā)展下的平衡，協(xié)同下的創(chuàng)新，以達到和諧共處。作為引領社會發(fā)展的設計，更應該注重在新時代背景下學科間協(xié)同創(chuàng)新的力量。而如何協(xié)調(diào)、如何合作、如何創(chuàng)新？我們可以從“服務替代產(chǎn)品”優(yōu)秀案例中得到部分啟示，把握其幾個基本原則，系統(tǒng)性、差異性、協(xié)調(diào)性、創(chuàng)新性。一方面以系統(tǒng)性的思路作為指導、另一方面分清系統(tǒng)目標下問題的主要方面和次要方面，在尊重差異和把握重疊中尋找創(chuàng)新的突破點、側重點以及推動點。從而更好地挖掘和利用學科之間共同建設的潛力，帶動設計學科更好地發(fā)展，培養(yǎng)符合新時代背景下的優(yōu)秀設計人才。

參考文獻

[1]趙華，Dialogue Concerning the Definition of Green Design，裝飾2010（3）18—22.

[2]陳汗青，系統(tǒng)設計原理，武漢理工大學教材中心，2003年9月

[3] 汪馥郁、李敬德、文曉靈，產(chǎn)學研結合新模式——學科集群與產(chǎn)業(yè)集群協(xié)同創(chuàng)新，創(chuàng)新科技，2008.2（15）

機械產(chǎn)品創(chuàng)新設計范文第3篇

【關鍵詞】機械創(chuàng)新，設計，研究

中圖分類號：F407文獻標識碼： A

一、前言

近年來，我國在機械創(chuàng)新設計雖然取得了飛速發(fā)展，但依然存在一些問題和不足需要改進，在建設創(chuàng)新型社會的新時期，加強對機械創(chuàng)新設計及其研究，對確保機械創(chuàng)新設計水平的提高有著重要意義。

二、機械創(chuàng)新設計的概述

1．機械創(chuàng)新設計的研究對象

所謂機械創(chuàng)新設計(MechanicalCreativeDesign,MCD)是指充分發(fā)揮設計者的創(chuàng)造力,利用人類已有的相關科學技術成果(含理論、方法、技術原理等),進行創(chuàng)新構思,設計出具有新穎性、創(chuàng)造性及實用性的機構或機械產(chǎn)品(裝置)的一種實踐活動。它包含兩個部分:一是改進完善生產(chǎn)或生活中現(xiàn)有機械產(chǎn)品的技術性能、可靠性、經(jīng)濟性、適用性等;二是創(chuàng)造設計出新機器、新產(chǎn)品,以滿足新的生產(chǎn)或生活的需要。由于MCD過程凝結了人們的創(chuàng)造性智慧,因而其產(chǎn)品無疑應是科學技術與藝術結晶的產(chǎn)物,具有完滿的美學性。

2．MCD與常規(guī)設計及發(fā)明創(chuàng)造的關系

（一）、MCD與常規(guī)設計

機械設計一般可分為方案結構設計、運動設計及動力設計三個階段,其中,方案結構設計最需要創(chuàng)造性,設計難度也最大。常規(guī)設計一般是在給定機械結構或只對某些結構作微小改動的情況下進行的,其主要內(nèi)容是進行尺度設計及動力設計。工廠生產(chǎn)中的非標準件設計已含有較多的創(chuàng)新設計成分。而相對傳統(tǒng)設計而言,MCD特別強調(diào)了人在設計過程中,特別是在方案結構設計階段中的主導性及創(chuàng)造性作用。

（二） 、MCD與機械的創(chuàng)造發(fā)明

機械的創(chuàng)造發(fā)明大多屬于機械結構方案的創(chuàng)新設計。創(chuàng)造發(fā)明過程及方法的專著已有問世，但大多是作宏觀概括的論述,缺少具體的可操作性。MCD要完成的一個核心內(nèi)容就是要探索機械產(chǎn)品創(chuàng)新發(fā)明的機理、模式及方法,要具體描述機械產(chǎn)品創(chuàng)新設計的過程,并將之程

3．機械創(chuàng)新設計技術

機械創(chuàng)新設計技術(MCD)是一門有待開創(chuàng)發(fā)展的新的設計技術和方法,它和機械系統(tǒng)設計(SD)、計算機輔助設計(CAD)、優(yōu)化設計(OD)、可靠性設計(RD)、摩擦學設計(FD)、有限元設計(FED)等一起構成現(xiàn)代機械設計方法學庫,并吸收鄰近學科有益的設計思想與方法。人們對后面六種設計理論和方法的研究較為深入且都已有專著問世,但隨著認識科學、思維科學、人工智能、專家系統(tǒng)及人腦研究的發(fā)展,MCD正在日益受到專家學者的重視。一方面,認識科學、思維科學、人工智能、設計方法學、科學技術哲學等已為MCD提供了一定的理論基礎及方法;另一方面,MCD的深入研究及發(fā)展有助于揭示人類的思維過程、創(chuàng)造機理等前沿課題,反過來促進上述科學的發(fā)展,實現(xiàn)真正的機械專家系統(tǒng)(MES)及智能工程(IE)。因此,MCD是MES、IE等學科深入研究發(fā)展進程中必須解決的一個分支,它要求能真正為發(fā)明創(chuàng)造新機械和改進現(xiàn)有機械性能提供正確有效的理論和方法。

三、機械創(chuàng)新設計研究的意義

開展MCD研究不僅具有重要的理論學術價值,而且具有較大的經(jīng)濟效益和社會效益。MCD的深入研究將為人們發(fā)明創(chuàng)造新機器、新機械提供有效的理論和方法。MCD研究必然要涉及人的思維過程、創(chuàng)造機理及過程等研究內(nèi)容,因此MCD研究能加速機械專家智能化,實現(xiàn)真正的“專家”系統(tǒng),在加速機械設計水平向自動化、智能化、最優(yōu)化、集成化實現(xiàn)過程中可以作出自己的貢獻。

創(chuàng)新設計的機械產(chǎn)品,必定在其原理確定階段經(jīng)過反復的綜合選擇,結構上或尺度設計上必定蘊含了較高的創(chuàng)造性,也即必定含有較高的關鍵技術附加值,因此產(chǎn)品不僅具有優(yōu)越的使用性能,而且具有較完美的造型性能,這包括科學技術原理與藝術性的完美結合、人機系統(tǒng)的良好協(xié)調(diào)性以及良好的經(jīng)濟性等。這樣無疑提高了產(chǎn)品在同類產(chǎn)品中的競爭力,特別是當專利產(chǎn)品技術形成產(chǎn)業(yè)化的時候,可以創(chuàng)造出較高的經(jīng)濟效益及社會效益。在MCD的實踐中培養(yǎng)了設計人員的創(chuàng)造性思維,增強了其創(chuàng)新能力,提高了人們進行創(chuàng)新設計的自覺性及技術上的可操作性,使MCD成為一種工具或手段,這樣,就促進了新產(chǎn)品(含專利產(chǎn)品)的繁榮與更新,為社會創(chuàng)造了財富。

四、機械創(chuàng)新設計發(fā)展方向

1．設計過程的數(shù)字化

不僅要完善工程對象中確定性變量的數(shù)學描述和數(shù)學建模，而且更要研究非確定性變量，包括隨機變量、隨機過程、模糊變量（人的智能、經(jīng)驗、創(chuàng)造力、語言及政治、經(jīng)濟、人文等社會科學因素）等的數(shù)學描述和數(shù)學建模。

2．設計過程的自動化和智能化研究

健全、研究、發(fā)展各種類型的數(shù)據(jù)庫、方法庫和知識庫，及自動編程、自學習、自適應等高級商品化軟件的研制，如研究設計知識、數(shù)據(jù)、信息的獲取與處理技術、智能CAD人工神經(jīng)網(wǎng)絡專家系統(tǒng)的模型和應用軟件等。

3．虛擬設計和仿真虛擬試驗及快速成形技術的深入研究

是一種以計算機仿真為基礎，集計算機圖形學、智能技術、并行工程、人機工程、材料、成形工藝、光電傳感技術和多媒體技術為一體的綜合學科研究。

4．機械創(chuàng)新設計技術

（一）、智力激勵法

人的創(chuàng)造性思維特別是直覺思維在受激況下能得到較好地發(fā)揮。一批人集合在一起，針對某個問題進行討論時，由于各人知識、經(jīng)驗不同，觀察問題的角度和分析問題的方法各異，提出的各種主意能互相啟發(fā)，填補知識空隙，啟發(fā)誘導出更多創(chuàng)造性思想，通過激勵、智慧交流和集智達到創(chuàng)新的目的。

（二）、提問追溯法

提問追溯法是有針對性地、系統(tǒng)地提出問題，在回答問題過程中，便可能產(chǎn)生各種解決問題的設想，使設計所需要的信息更充分，解法更完善。提問追溯法有奧斯本體溫法、阿諾爾特提問法、希望點列舉法、缺點列舉法。

（三）、聯(lián)想類推法

通過由此及彼的聯(lián)想和異中求同，同中求異的類比，尋求各種創(chuàng)新解法。利用聯(lián)想進行發(fā)明創(chuàng)新是一種常用而且十分有效的辦法。許多發(fā)明者都善于聯(lián)想，許多發(fā)明創(chuàng)新也得益于聯(lián)想的妙用。類比聯(lián)想由一事物或現(xiàn)象聯(lián)想到與其有類似特點的其他事物或現(xiàn)象，從而找出創(chuàng)新解法。

（四）、返向探求法

將人們通常思考問題的思路反轉過來，從背逆常規(guī)的途徑探尋新的解法，因此返向探求法亦稱逆向思維法。例如聲音既是振動，那么振動為什么不能復現(xiàn)原聲呢？通過這樣的反問，發(fā)明了留聲機。

（五）、系統(tǒng)分析法

對于技術系統(tǒng)，根據(jù)其組成所有影響其性能的全部參量，系統(tǒng)地依次分析搜索，以探索更多和解決問題的途徑。

（六）、組合創(chuàng)新法

組合創(chuàng)新法是將現(xiàn)有技術和產(chǎn)品通過功能、原理、結構等方面的組合變化形成新的技術思想和新產(chǎn)品。組合法應用的技術單元一般是已經(jīng)成熟和比較成熟的技術，不需要從頭開始，因而可以最大限度地節(jié)約人力、物力和財力。組合創(chuàng)新的類型很多，常用的有性能組合、原理組合、功能組合、結構重組、模塊組合等。

5．系統(tǒng)化設計方法

（一）、設計元素法

用五個設計元素(功能、效應、效應載體、形狀元素和表面參數(shù))描述“產(chǎn)品解”，認為一個產(chǎn)品的五個設計元素值確定之后，產(chǎn)品的所有特征和特征值即已確定。我國亦有設計學者采（二）、圖形建模法

研制的“設計分析和引導系統(tǒng)”KALEIT，用層次清楚的圖形描述出產(chǎn)品的功能結構及其相關的抽象信息，實現(xiàn)了系統(tǒng)結構、功能關系的圖形化建模，以及功能層之間的聯(lián)接 。

（三）、“構思”—“設計”法

將產(chǎn)品的方案設計分成“構思”和“設計”兩個階段。“構思”階段的任務是尋求、選擇和組合滿足設計任務要求的原理解。“設計”階段的工作則是具體實現(xiàn)構思階段的原理解。

五、結束語

通過對新時期下，機械創(chuàng)新設計及其研究的分析，進一步明確了機械創(chuàng)新設計的方向，為機械創(chuàng)新設計的優(yōu)化完善奠定了堅實基礎，有助于提高機械創(chuàng)新設計的水平。

參考文獻

[1]張春林，《機械創(chuàng)新設計》，北京：機械工業(yè)出版社，2010.

機械產(chǎn)品創(chuàng)新設計范文第4篇

關鍵詞：機械原理；教學改革；機械創(chuàng)新設計

中圖分類號：G642.0文獻標識碼：A文章編號：1674-9324（2018）02-0128-02

一、引言

“機械原理”是機械工科專業(yè)的一門技術基礎課，主要研究各種機構的共性問題[1，2]，機械原理課程理論抽象，研究內(nèi)容寬泛，并對前期的基礎課程有較高的要求，因此導致很多學生產(chǎn)生畏懼心理，覺得機械原理課程深奧，內(nèi)容枯燥、課程索然無味。

與機械創(chuàng)新大賽相結合的“機械原理”教學是利用機械創(chuàng)新設計大賽，通過創(chuàng)新設計大賽作品的制造，促進學生對課程內(nèi)容的學習，督促學生自己提出問題、分析問題、解決問題，最后最大化地激發(fā)學生的機械創(chuàng)新能力[3，4]。目前，湖南文理學院有效地將機械創(chuàng)新設計大賽與機械原理課程相結合，并取得了卓有成效的成果。

二、與機械創(chuàng)新大賽相結合的“機械原理”教學的實施過程

通過多年來參與機械創(chuàng)新設計大賽，我校對機械創(chuàng)新設計大賽與機械原理課程教學相結合積累了大量的經(jīng)驗，下面對其實施過程予以介紹。

（一）主辦機械創(chuàng)新設計大賽的主題解析會

委派骨干老師參加歷屆的機械創(chuàng)新設計大賽主題解析會，對每一年的機械創(chuàng)新設計大賽的比賽主題有一個正確和深刻的理解，避免以后的作品出現(xiàn)跑題現(xiàn)象。骨干老師參加完主題解析會后，召集所有的學生和全院的老師，在學院內(nèi)部把主題解析清楚，并以自由提問和臨場解答的方式，盡量讓學生理解每一屆的主題。另外還邀請2名在往屆機械創(chuàng)新設計大賽中取得優(yōu)秀成績的學生介紹經(jīng)驗，一方面讓學生了解機械創(chuàng)新設計大賽的整個流程，另一方面提高學生參與機械創(chuàng)新設計大賽的積極性。

（二）開展與機械創(chuàng)新設計大賽主題相一致的工程創(chuàng)新三維設計大賽

為了提高全體學生的學習積極性，并進一步認識機械原理課程對于機械產(chǎn)品設計的重要性，我校在全體大二學生中主辦工程創(chuàng)新三維設計大賽，并要求全體學生自發(fā)成立三人協(xié)同小組，為各個協(xié)同小組配備一名指導老師。在此階段，學生在小組內(nèi)充分討論和互相學習，并階段性地與指導老師探討設計方案，通過反復查找資料和充分的方案論證，最終完成產(chǎn)品三維圖形的繪制。完成此過程，學生需要自發(fā)學習機械原理的相關知識，并與指導老師充分交流。為了完成三維圖形的繪制，學生還需要自學三維制圖軟件。通過2個月左右時間的訓練，各個小組基本都能拿出一個合理的方案。學院組織三維設計大賽評比，由學校挑選的5名專業(yè)老師作評委，評選出優(yōu)秀作品15件參加下一階段的實物制作，并為期間表現(xiàn)優(yōu)秀的小組和作品頒發(fā)獎狀，一方面是對學生工作的肯定，另一方面也是對他們的鼓勵，提高他們學習的積極性。

（三）實物作品的制作

進入實物作品的制作階段，首先要解決的就是經(jīng)費的來源。我校歷來就重視學科競賽，教務處有專用的用以支持學科競賽的經(jīng)費，學院內(nèi)部也為實物制作預留了一定的經(jīng)費。因此，此階段所需費用得到徹底解決。更為重要的是，為了讓學生盡早盡好地完成作品的制作，我們對所屬的機械廠和加工中心作了硬性要求，學生提出作品加工要求后必須在3個工作日內(nèi)得以滿足，并要求學生自己完成作品的機械加工，這樣做的目的也是為了提高學生的生產(chǎn)實踐能力，讓學生能夠掌握產(chǎn)品的制作流程，也為機械制造基礎課程的學習打下良好的基礎。

三、近幾年學生的機械創(chuàng)新設計大賽成果

自從學院將機械原理教學與機械創(chuàng)新設計大賽相結合后，老師和學生在思想上都更加重視學科競賽，學校也加大了機械創(chuàng)新設計大賽作品的經(jīng)費投入，近幾年涌現(xiàn)出大量高質(zhì)量的機械創(chuàng)新設計作品，在省內(nèi)競賽中也取得了顯著的成績。以下為湖南文理學院機械工程學院在近兩屆機械創(chuàng)新設計大賽獲得的一等獎和二等獎的作品匯總表。

實踐證明：在課程在近三年的考試中，2006屆學生機械原理課程及格率只有56.5%，2007屆學生機械原理課程及格率提高到81.2%，說明了機械創(chuàng)新設計大賽促進了機械原理課程的學習，這為學生今后從事機械設計、研究和產(chǎn)品的開發(fā)創(chuàng)新奠定了重要的基礎。與機械創(chuàng)新大賽相結合的“機械原理”實踐教學極大地提高了學生分析問題和解決問題的能力，提高了學生學習知識的興趣。通過與傳統(tǒng)教學法的結合，使學生掌握了機械原理課程的基本概念和核心能力，提高了其機械創(chuàng)新設計能力。

四、結束語

機械原理是機械工科專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎課，為了增強學生對機械原理課程的適應能力和挖掘其開發(fā)創(chuàng)新能力，通過與機械創(chuàng)新大賽相結合的“機械原理”教學改革，可以顯著提高學生的機械原理知識和機械創(chuàng)新設計能力。

參考文獻： 

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[3]周永清.機械原理創(chuàng)新教具學具進課堂[J].實驗技術與管理，2016，33（2）：11-13. 

機械產(chǎn)品創(chuàng)新設計范文第5篇

1.1計算機輔助設計。計算機輔助設計簡稱cai,利用計算機運算速度快、存儲量大、運算準確、邏輯判斷功能強等優(yōu)點,通過人機交互進行的處理,完成設計工作。主要有以下特點:(1)由于可以存儲大量的設計信息和設計經(jīng)驗。可以幫助缺乏設計經(jīng)驗的新手順利完成工作。(2)計算機輔助設計與計算機輔助制造(cam)、計算機自動化管理結合起來形成計算機集成制造系統(tǒng),進行產(chǎn)品設計、市場預測、生產(chǎn)、制造和銷售等一系列工作。以企業(yè)的最高效益為目標,綜合對人力、物力和時間各種資源進行最有效的利用。(3)還可以大大提高設計的效率,加快產(chǎn)品的更新速度,縮短設計周期,增強市場競爭力。(4)設計人員不僅能在很短時間里給出多種設計方案,分析比較后獲得最佳設計方案:還可以從繁重的重復性工作中得到解脫,有更多的時間和精力進行創(chuàng)造性工作。

1.2模塊化設計。模塊化設計就是在對一定范圍內(nèi)的不同規(guī)格產(chǎn)品或相同功能不同性能的產(chǎn)品進行分析后,劃分并設計出一系列的功能模塊。然后通過對模塊進行組合就可以組成不同產(chǎn)品來滿足市場需求。其目的主要是以盡可能少的模塊種類和數(shù)量構成盡可能多規(guī)格的產(chǎn)品。模塊化設計不僅有利于產(chǎn)品的更新?lián)Q代,還有利于提高產(chǎn)品的質(zhì)量,降低成本,加快新產(chǎn)品的開發(fā)速度。

1.3并行設計。并行設計工程叉叫同步工程或集成工程,主要并行的設計產(chǎn)品以及各種制造和支持過程的系統(tǒng)化方法。機械產(chǎn)品的設計采用串行設計的缺點主要在于在產(chǎn)品設計過程中,必須要等到上一環(huán)節(jié)結束后才能進行后一環(huán)節(jié),設計不僅改動量大,而且產(chǎn)品的開發(fā)周期長,成本高。采用并行設計的核心在于要打破內(nèi)部各個單元界限,建立以人際關系為基礎的協(xié)同工作模式。進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短產(chǎn)品上市時間等。

1.4機械系統(tǒng)設計。機械系統(tǒng)設計就是一種利用系統(tǒng)的觀點進行產(chǎn)品的一系列設計的方法。設計過程包括計劃、外部系統(tǒng)設計、內(nèi)部系統(tǒng)設計以及制造銷售階段。傳統(tǒng)設計注重內(nèi)部系統(tǒng)設計,其重點主要在于改善零件或轉自一些子系統(tǒng)的特性,但是很少考慮對于個零件之間或內(nèi)部與外部之間的相互影響而系統(tǒng)設計要根據(jù)系統(tǒng)原則,綜合研究內(nèi)部外部和各個子系統(tǒng)之間的相互關系,協(xié)調(diào)各予系統(tǒng)之問的相互作用,使整個系統(tǒng)的功能表現(xiàn)為最佳狀態(tài)。

1.5機械優(yōu)化設計。優(yōu)化設計是把設計的實際工程問題的模型轉化為相應的模型,然后運用最優(yōu)化設計理論,選擇合適的優(yōu)化方法,借助計算機進行求解。從而得到最佳設計方法。近年來,優(yōu)化設計常結合一些其他方法。形成新的優(yōu)化設計方法。如和模糊化設計結合,形成模糊優(yōu)化設計:和可靠性設計結合起來形成可靠性優(yōu)化設計。除此之外,還有可靠性設計、機械動態(tài)設計、疲勞設計、反求工程、摩擦學設計以及創(chuàng)造性設計等。隨著技術的飛速發(fā)展,現(xiàn)代設計方法也在不斷改善。

2、現(xiàn)代設計方法翻新研究

2.1創(chuàng)新設計原則。生態(tài)效益最好原則要在設計過程中盡量選擇污染較低的材料。避免使用有毒有害以及有輻射的材料。這是由于在產(chǎn)品制造和使用過程中,都要求產(chǎn)品對周圍環(huán)境要滿足“零污染”原則。安全可靠性原則機械產(chǎn)品品質(zhì)的保證要通過產(chǎn)品的安全可靠性來體現(xiàn)。產(chǎn)品在強度,剛度、穩(wěn)定性、以及耐磨性均要滿足設計要求,對于一些重型機械,要保證有一定的自鎖和保險裝置,確保操作人員的人身安全。

2.2經(jīng)濟效益最好原則。經(jīng)濟最佳性要從設計以及制造兩方面考慮,設計上要選用正確的材料,保證合理的原理方案:制造上要保證零件的加工工藝和裝配工藝。設計的產(chǎn)品不僅要滿足客戶的功能要求,還要保證成本低廉。

3、機械創(chuàng)新設計技術

機械創(chuàng)新設計是指充分發(fā)揮設計者的創(chuàng)造性思維,利用人類已有的科學技術成果,設計出具有新穎性、實用性以及創(chuàng)造性的機械裝置。機械創(chuàng)新設計技術和機械系統(tǒng)設計、優(yōu)化設計、可靠性設計、計算機輔助設計、有限元設計等構成現(xiàn)代設計方法學庫,吸收了鄰近學科有利的設計思想與設計方法,是有待開發(fā)的一門新的設計技術方法。隨著人工智能、專家系統(tǒng)、認識科學、思維科學以及人腦研究的發(fā)展,機械創(chuàng)新設計日益受到人們的重視。一方面,人工智能、專家系統(tǒng)、認識科學、思維科學、設計方法學等已經(jīng)為創(chuàng)新設計提供了一定的理論基礎:另一方面。創(chuàng)新設計的研究及發(fā)展有助于解釋人類的創(chuàng)造思維機理,還可以促進一系列科學的發(fā)展。實現(xiàn)專家系統(tǒng)及智能工程創(chuàng)新設計要求能為發(fā)明創(chuàng)造機械和改善現(xiàn)有機械性能提供有效的理論和方法。創(chuàng)新設計包括兩方面的內(nèi)容,一是要改善生產(chǎn)生活中現(xiàn)有機械產(chǎn)品的性能,包括技術性、可靠性、適用性以及經(jīng)濟型;二是要創(chuàng)造設計出新的產(chǎn)品,以滿足生產(chǎn)生活的新需要。創(chuàng)新設計的核心內(nèi)容就是要探索機械產(chǎn)品創(chuàng)新發(fā)明的機理、模式及方法,將機械產(chǎn)品創(chuàng)新設計過程程式化、定量化。